Een groep onderzoekers van de Universiteit van Lund in Zweden heeft de eerste op ijzer gebaseerde molecule gemaakt die licht kan uitstralen. Dit zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van betaalbare en milieuvriendelijke materialen voor b.v. zonnepanelen, lichtbronnen en displays.

Al meer dan 50 jaar, chemici hebben op metaal gebaseerde kleurstofmoleculen ontwikkeld voor een breed scala aan verschillende toepassingen, zoals displays en zonnecellen. Idealiter zou het gaan om gewone en milieuvriendelijke metalen zoals ijzer, maar ondanks een aantal pogingen is het tot nu toe nog niemand gelukt een op ijzer gebaseerde kleurstofmolecuul te ontwikkelen die licht kan uitstralen. Onderzoekers over de hele wereld hebben daarom in plaats daarvan hun toevlucht moeten nemen tot verschillende zeldzame en edele metalen, zoals ruthenium, die gemakkelijker de gewenste eigenschappen hebben opgeleverd.

Door geavanceerd moleculair ontwerp, de Lund-onderzoekers hebben nu met succes de elektronische eigenschappen van op ijzer gebaseerde moleculen gemanipuleerd, zodat ze veel beter lijken op de op ruthenium gebaseerde stoffen.

Door het zo te doen, zij hebben, Voor de eerste keer, creëerde een op ijzer gebaseerd kleurstofmolecuul dat niet alleen licht kan opvangen, maar later ook licht van een andere kleur uitstralen. Dit laatste is aanzienlijk moeilijker te realiseren, wat bijdraagt ​​​​aan waarom de prestatie van de onderzoekers om aan te tonen dat het nieuwe ijzermolecuul oranje licht uitstraalt, zo belangrijk is.

"Middeleeuwse alchemisten probeerden goud te produceren uit andere stoffen, maar faalde. Je zou kunnen zeggen dat we erin geslaagd zijn om moderne alchemie uit te voeren door het ijzer eigenschappen te geven die lijken op die van ruthenium", zegt Kenneth Wärnmark, Hoogleraar scheikunde aan de Faculteit Wetenschappen van de Universiteit van Lund.

De nieuwe studie, die nu is gepubliceerd in Natuur , beschrijft een ijzercomplex met een recordbrekende levensduur in zijn lichtabsorberende en lichtgevende staat:100 picoseconden, dat is minder dan een miljardste van een seconde. Maar ondanks het schijnbaar onvoorstelbaar korte tijdsinterval, het is ruim voldoende.

"In de wereld van de chemie, dit is genoeg tijd voor de moleculen om licht uit te stralen", zegt Villy Sundström, Hoogleraar scheikunde aan de universiteit van Lund.

Deze resultaten vormen een belangrijke stap naar mogelijke toekomstige toepassingen als lichtgevend materiaal, zoals voor verlichting en displays, evenals lichtabsorbers in zonnecellen en fotokatalysatoren voor de productie van zonnebrandstof. Om dit doel te bereiken, een doorontwikkeling van nieuwe, en er zijn nog betere moleculen nodig.

"We verwachten dat de volgende stap om de daadwerkelijke moleculen te ontwikkelen die geschikt zijn voor commerciële toepassingen nog vijf jaar kan duren", zegt Petter Persson, scheikundig onderzoeker aan de universiteit van Lund.

Naast de onderzoekers uit Lund, de studie omvatte onderzoekers van het Ångström-laboratorium in Uppsala en uit Kopenhagen.